L
L
Pacufté dés sciences
<Département dê Œiofogie 9tf.ofécufaire et Ce/Tulaire
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Louange
à
dieu qui nous à donné du courage et de la
volonté d'avoir
réussit dans nos étude.
Nous tenons à remercier
l'encadreur
Mr
Alyane.M
qui
nous
a
proposé ce sujet de recherche et qui a été
encadré et soutenu par ses conseils, son
compréhension son gentillesse, ses encouragements.
Nous remercions les enseignants de la faculté des
sciences,
apertement de biologie, à la promotion des
ABB 2008
Au cybers Infoss@ .. Et bureau d'informatique
boujamaa
l
pH: l'acidité
Ir
:
hédrogéneL
es abreviations
mmol /1. :milli mol/litre H2C04 : l'acide sulfurique H3S04 : l'acide phosphorique
mEq : milli equivalant
Hel : acide chlorique Co2 : carbone H2C03 : acide carbonique HC03-: bicarbonate H20 : l'eau H2P04 : dihydrogénophosphate HP0 4-2 : monohydrogénophosphate
Na2HP04 : phosphate disodique
NaH2P04 : Le phosphate monosodique
HbH : L'acide hémoglobine
Hb02H : l'acide hémoglobine oxygénée
K
+
:
potasium Na+ :sodiumSommaire
INTRODUCTION
...
01
CHAPITRE 1
Milieu intérieur,
Notion
de pH, Notion de Tampon
Milieu intérieur
1-
Définition
..
..
.
...
.
...
.
.
.
...
.
... 02
2-
Les grands compartiments
liquidiens de l'organisme ...
.
...
.
... 02
2.1-Le compartiment extracellulaire ...
.
...
..
...
.
...
.
..
...
.
...
.
...
..
..
02
2.1.1-
Le
secteur
plasmatique
...
.
...
...
...
.
..
..
... 02
2.1.2-
Le secteur
interstitiel
...
.
...
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...
.
...
..
02
2.1.2.1-
Le secteur
lymphatique endovasculaire ...
.
...
.
...
.
. 03
2.1.2.2- Le secteur transcellulaire ...
..
...
.
...
.
.... 03
2.2-Le compartiment intracellulaire ... 03
PH
1-Défmition ..
...
....
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05
1.1-Le pH de
L'organisme
...
...
...
...
...
.
...
05
1.2-L'intérêt
de la stabilité
de pH ...
..
.
.
... 05
2-Bilan
des ions H
+
5
2.1-Bilan
phys
i
ologique des
ions
H
+
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
....
...
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..
.. 05
2.1.1-
Métabolique ...
..
...
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...
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...
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...
.
... 05
2.1
.
2- Alimentaire
..
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....
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.
...
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...
...
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... 06
2.2-Bilan
des ions
W
àl'état
pathologique
...
.
...
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.
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..
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06
Notion de tampon
1-definition
d
'
un système tampon
...
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08
1. 1-Pouvoir
tan1pon .
.
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...
..
. 8
2-Système tampons
de
l
'
organisme ...
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...
..
.... 08
2.1- Systèmes tampons
du
sang .
.
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. 08
2
.
l.l- Tampon plasmatique
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09
a -sy
s
tème tan1pon carbonique
.
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09
b- S
y
stème tampon phosphorique ....
....
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... 1
0
c- Système tan1pon
protéique
....
...
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...
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...
l
O
2.1.2- Système tampon érythrocytaire
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11
-Effet
globale
du tampon
érythrocy
taire ..
...
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11
2.2-
Pouvoir tampon de
tout
l'organisme
...
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...
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...
.
12
Chapitre II
Régulation physiologique de l'équilibre acido-basique
Mécanisme de contrôle de l'équilibre acido-basique
1-Tampon physicochimique
... 13
2-
système
respiratoire ...
..
...
.
...
...
13
3-Rein
...
.
..
14
3.1-
Excrétion
de
H+
...
..
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...
15
-Excrétion d
'ions
W
sous forme d'acidité titrable
...
.
..
..
...
.
...
15
3.2-
Excrétion
de
HC0
3-...15
3
.
3-Sécrétion
d'ammoniac
NH+
3 ...16
CHAPITR
E III
Agression contre l'équilibre
acido-basique
1-Définition
.
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.
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... 17
2-Classification
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. 17
2.1-Acidose
métabolique
...
...
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.
. 17
2.1.1-défmition
.
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....
17
2
.1.
2-
étiologie des acidoses
métaboliques
..
....
.
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.
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...
..
..
...
...
.
.
.
.
.
...
17
2
.1.3
-Différents
types
d'acidose métabolique
... 18
a-acidocétose
..
...
...
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...
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...
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.
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...
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...
.
...
18
b-
Acidose
lactiqlle
...
...
...
...
..
...
..
...
.
....
.
..
..
.
18
c-
Cétose non
diab
étique ...
...
..
...
.
..
.
..
.
...
.
..
.
.
...
.
...
.
....
.
.
.
..
.
18
d
-
Acidose métabolique au cours
des
intoxications
...
.
.
....
..
.
...
.
.
.
...
18
-Méthanol
...
....
...
...
...
..
...
...
...
.
...
.
.
.
...
.
...
19
- Ethylène glycol ..
....
...
....
..
...
...
...
...
....
..
....
....
.
.
..
...
..
..
...
19
-
Aci
de salicylique ..
...
..
...
..
...
..
...
..
..
..
...
....
...
..
..
...
...
.
.
19
-
p
ara aldéhyde
.
.
..
...
..
...
..
..
...
...
..
...
.
....
..
...
..
..
...
19
e-
insuffisance
rénal
e ...
..
...
.
.
.
..
..
...
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....
..
...
...
.
...
..
.
...
.
..
....
...
.
....
.
...
.
...
.
19
2.2- Acidose respiratoire ...
. 19
2.2.1-Acidose respiratoires aigue ..
..
.
..
..
...
..
..
...
..
...
....
...
...
.
202
.
2.2 -
Acidose respiratoire chronique ...
..
....
....
...
..
..
..
...
....
..
...
...
...
....
..
.
203-Mécanism
e
de la régulation Biologique des agressions
Acido-basiq
ues
.
.
...
.
...
..
...
..
...
.
.
.
.
.
.
.. 21
Conclusion ...
..
...
..
...
23
l
Introduction
Introduction
Depuis notre naissance, la qualitt) de notre santé est en continuelle modification.
Elle dépend de différentes fonctions : respiratoire, alimentaire, circulatoire, excrétrice, auxquelles s'ajoutent difterents besoins en activité physique, intellectuelle et en repos diurne et nocturne (le sommeil). On comprendra que la résultante santé ou maladie puisse naître, perdurer, se défaire, revenir au gré des équilibres ou déséquilibres générés au cours de l'existence [16].
La concentration en ion (H+) du milieu intérieur des vertébrés est remarquablement constante, à moins de 10% près. Si nous nous limitons à l'homme, et au secteur liquidien le plus facile à explorer, c'est-à-dire le compartiment vasculaire,
les mesures montreront que le pH du plasma artériel à 37°C est légèrement alcalin et compris entre 7.38 et 7.43. Le sang veineux, plus riche en acide carbonique, est un peu plus acide (7.36 à 7.41) [16].
Quand on s'éloigne de ces valeurs pour une raison quelconque, des troubles plus ou moins graves apparaissent. Les limites extrêmes du pH compatibles avec la survie sont
7.0 et 7.8.
D'autres part, le terme d'acidose est de plus en plus usité dans le langage courant pour désigner de nombreux troubles de santé qui vont de la carie dentaire par déminéralisation à la crampe musculaire par tétanisation en insuffisance calcique [6]. Cette notion d'acidose est confuse. Il est donc nécessaire d'en faire une présentation adaptée au grand public. C'est .là l'ambition de cet ouvrage.
L'un des déséquilibres les plus pernicieux consiste justement à créer plus d'acide dans l'organisme, induisant ainsi une toxémie perturbante.
La compréhension des déséquilibres acido-basiques nécessite quelques rappelles biochimique et physiologique à travers une bibliographie variée afin d'avoir des informations pertinentes et utiles qu'on peut diffuser devant le grand public ce qui permettra de mieux lutter contre l'acidose, trouble généralisé de notre siècle [ 16).
Cfiayitre
I
:Miûeu intérieur
·'.,., ·
~,
Notion de yJ-f
Chapitre 1 Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
!-Milieu intérieur
1. DéfinitionClaude Bernard au
XXX:
siècle à définit le milieu intérieur comme étant le Compartiment physiologique intermédiaire entre l'environnement de l'organisme et les cellules qui le constituent. Le milieu intérieur a pour support physiologique les liquides extracellulaires qui représentent l'environnement interne immédiat des cellules de l'organisme humain [ 5].2. Les grands compartiments liquidiens de l'organisme
Il est raisonnable de dire que les liquides du corps et plus précisément l'eau se repartissent en des 2 grands compartiments : extracellulaire et intracellulaire, séparer par les membranes cellulaires. Celles-ci assurent les échanges entre cellules et bains extracellulaires, soit par des mécanismes osmotiques passifs, soit par des mécanismes actifs, consommateurs d'énergie [ 6].
2.1. Compartiment extracellulaire
Il s'agit du milieu intérieur de l'organisme, délimité par le milieu extérieur et les membranes cellulaires. Il comprend 2 secteurs : le secteur plasmatique et le secteur interstitiel, séparés par la membrane endothéliale des capillaires qui est une membrane dialysante et le secteur transcellulaire [8].
2.1.1. Secteur plasmatique
Le secteur plasmatique ou vasculaire, c'est-à-dire le plasma sanguin qui circule très rapidement dans les vaisseaux, mû par la pompe cardiaque ; le plasma ne représente que 58% du volume du sang; le reste, soit 42% sont occupés par les
hématies. Par rapport au poids corporel, ce secteur représente 4,5% [6].
2.1.2. Secteur interstitiel
Ce secteur correspond au bain qui environne toutes les cellules de l'organisme
[6). Il comprend les espaces lacunaires entourant les cellules, la lymphe circulante et les tissus conjonctifs [ l O].
.. ;.·
. " J,.";•
Chapitre 1 Milieu intérieur, notion de pH.notion de tampon
Le liquide interstitiel est un ultrafiltrat de plasma, sa concentration en protéines est de
ce fait très faible. La différence de concentration des protéines de part et d'autre de la
paroi capillaire est à l'origine de la pression oncotique [10].
Au total, le secteur interstitiel représente 16 à 18% du poids corporel [6], il
comprend deux sous-secteurs :
2.1.2.1. Secteur lymphatique endovasculaire
Les espaces interstitiels sont drainés par les vaisseaux lymphatiques dont le volume n'est connu que avec beaucoup d'imprécision, et qu'on peut donc rattacher au secteur interstitiel [6].
En effet, la lymphe endovasculaire drainée par les vaisseaux lymphatiques est
formée à partir de l'excédent des liquides interstitiels qui n'est pas réabsorbé par les
capillaires sanguins. Elle comprend les solutés issus du plasma qui y sont dissous, et la
petite quantité de protéines qui diffuse hors des capillaires sanguins.
Le compartiment lymphatique comprend également, des cellules du sang qui quittent le compartiment plasmatique pour rejoindre les organes lymphoïdes associés aux système lymphatique [5].
2.1.2.2. Secteur transcellulaire
Tous les liquides du corps ne font pas partie des compartiments extra- et
intracellulaires : tels le liquide céphalorachidien, les sécrétions digestives, les liquides
des cavités séreuses (plèvre, péritoine, synovie). Tous ces liquides (1 à 3%) du poids
du corps sont séparés du milieu plasmatique par une couche de cellules épithéliales :
celles-ci donnent à chacun de ces liquides une composition chimique particulière.
L'ensemble des fractions liquidiennes est appelé parfois liquide transcellulaire [6].
2.2. Compartiment intracellulaire
On regroupe dans ce terme l'eau incluse dans les cellules de l'organisme. Ce
milieu et de ce fait même discontinu, divisé en autant de sous-secteurs qu'il y'a de
cellules. Il est aussi très hétérogène, puisqu'il regroupe des ce11ules aussi différentes
que des cellules rénales, des neurones ou des hématies .
Chapitre] Milieu intérieur.notion de pH, notion de tampon
L'existence de ce compartiment ne peut donc être acceptée que comme une approximation outrancière. Le compartiment intracellulaire représente 30 à 40% du poids du corps [6].
Chapitre! Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
Il-pH
1. Définition
Le pH d'une solution représente la concentration en ions H+ [H+] exprimée
comme le logarithme décimal, changé de signe, de l'activité des ions Wexprimée en équivalent gramme par litre. L'échelle de pH s'étend de -1à15 environ [6].
pH= -log [W]
1.1. pH de l'organisme
Le pH du sang s'élève en moyenne à 7,4 environ, ce qui correspond à une
activité H+ d'environ 40 mmol /l.
En dehors de certaines sécrétions locales (suc pancréatique, urine) le pH est presque
identique pour tous les liquides de l'organisme avec une valeur de l'ordre de 7 ,2 - 7 ,4
pour les liquides intracellulaires [ 12].
1.2. Intérêt de la stabilité du pH
La constance du pH est particulièrement importante pour l'organisme : la forme
moléculaire des protéines par exemple dépend du pH; il en est de même de la structure
normale des éléments constitutifs de la cellule; l'activité optimale enzymatique est
assurée pour un pH normal. Lorsque le pH s'écarte beaucoup de la normale, des
troubles du métabolisme, de la perméabilité membranaire, de la répartition des
électrolytes, etc. apparaissent. Des pH inférieurs à 7 ,0 et supérieurs a 7 ,8 sont
incompatibles avec la vie [12].
2. Bilan des ions
Ir
Si la concentration en ions H +reste constante, c'est que le bilan de ces ions est
nul, autrement dit les entrées et les sorties sont égales.
2.1. Bilan physiologique des ions H+
A l'état normal, \ 'orgqnisme reçoit un apport permanent des ions
W
qui ont unedouble origine [6] :
2.1.1. Métabolique
Le métabolisme intermédiaire des glucides et des lipides assure une production
permanente d'acides organiques [6]. Ces acides se dissocient partiellement libérant
L
Chapitre 1 Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
des ions H+ [1 O].Par exemple, l'acide lactique est produit pendant l'exercice
musculaire à forte puissance.
2.1.2. Alimentaire
Une alimentation normale est acide dans le mesure ou sont consommées des
protéines. Dans la protéines ce sont les acides animés soufrés qui produisant de
l'acidité par génération de l'acide sulfurique (H2S04), dont chaque mole libère 2
équivalents de H+. D'autre part, la caséine, phosphoprotéines du lait, libère quand elle
est métabolisée l'acide phosphorique (H3S04) [6]. Enfin de l'Hcl est produit lors du
métabolisme dans l'organisme de la lysine et de l'histidine [ 6]. En gros on peut dire
que 10 grammes de protéine alimentaires apportes à l'organisme 6 à 7 mEq d'ionsft.
Au total, un régime moyen assure des entrées quotidiennes de 5 mEq par m2 de
surface corporelle.
C'est donc une quantité égale que le rein doit éliminer chaque jour pour résister
à cette agression acide permanente [6].
2.2. Bilan des ions H+à l'état pathologique
Plusieurs types de situations pathologiques peuvent compromettre la nullité du
bilan des ions
f-t.
D'une part, ce peut être des anomalies importantes dans les entrés ou les sorties
d'ions
II',
telles que :)- Dérèglement métabolique comme celui du diabète qui peut, dans les cas
extrêmes conduire à une production endogène d'acides organiques équivalant
à 1000 mEq d'ions H+ par jour [6]. Par exemple au cours du diabète sucré il y
a production de grandes quantité d'acides cétoniques par suite du
métabolisme anormale. Au lipides au total les entrées d'ions sont
incessantes ,variable et incontrôlées [10].
)- Troubles digestifs comme des diarrhées abondantes et répétées qui entraînent
une fuite importante de bases aboutissant à une agression acide ~ ou comme
les vomissements importants qui entraînent une fuite d'acide chlorhydrique
L
Chapitre I Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
);;;- Pertes urinaires: au niveau de l'anse de Henlé la réabsorption normale du sodium dépend de la réabsorption du chlore. En cas de carence chlorée (par
~ exemple vomissement) la réabsorption de sodium ne peut se faire que dans le
tube distal et le tube collecteur, elle a lieu selon un mécanisme d'échange avec les protons. Cette élimination d'hydrogène est responsable d'W1e acidurie, induisant une alcalose métabolique. Lors des traitements prolongés
par les diurétique, en particulier le furosémide, il existe fréquemment une
alcalose métabolique dont le mécanisme
passe par celui qui vient d'être décrit. Ces diurétiques provoquent une perte d'acide
et de chlore responsable de l'alcalose [7].
D'autre part, l'W1e ou l'autre des deux lignes de défense physiologique (respiratoire ou
rénale) peut s'avérer défaillante et compromettre le maintien du pH à des valeurs
normales.
En effet, le poumon doit éliminer une quantité d'ions égale à celle provenant de
la dissociation deC02 dissous. Quant au rein, il doit éliminer le reste des ions H+,
c'est-à-dire une quantité égale à celle provenant de la dissociation des acides fixes
minéraux (-35Mmol/J) et des acides fixes organiques non métabolisés(-35Mmol/J) )
[13].
Chapitre 1 Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
III-Systèmes Tampons 1. Définition d'un système tampon
Un tampon est un système permettant d'atténuer les variations de pH qui résultent, soit de l'ajout d'un acide soit de celui d'une base. Il amortit les variations de concentration en H+ du milieu dans lequel il se trouve [7].
Un système tampon est un mélange équimoléculaire d'un acide faible (donneur de
protonsH+) avec sa base conjuguée (acceptrice deH+) [6].
Les tampons s'opposent aux variations brusques ou substantielles du pH des liquides
organiques en libérant des ions hydrogène (en agissant comme des acides), si le pH
augmente, et en capturant des ions hydrogène (en agissant comme des bases), si le pH
diminue [4].
Un système tampon est un mélange équimoléculaire d'un acide faible (donneur de
protons (W) avec sa base conjuguée (acceptrice de H+) [6].
1.1. Pouvoir tampon
Le pouvoir tampon d'une solution est déterminé par la capacité tampon. C'est la
quantité d'ions H+ ou OH- qui peuvent être ajoutés par unité de volume pour un
changement de pH d'une unité [11].
2. Systèmes tampons de l'organisme
Dans le compartiment extracellulaire, les systèmes tampons sont constitués
essentiellement par l'ensemble bicarbonate-acide carbonique ( HC02-/HC03) et très
accessoirement par les phosphates et les protéines plasmatiques. Dans le compartiment
cellulaire, les systèmes tampons sont représentés essentiellement par l'hémoglobine
dans les hématies et par les phosphates et protéines dans les autres cellules .En fin,
dans l'os ,il existe un système tampon constitué par le carbonate de calcium et le
bicarbonate [8].
2.1. Systèmes tampons du sang
Les systèmes tampons du sang peuvent être divisés en systèmes plasmatiques et
systèmes érythrocytaires.
[
L
r
[
Chapitre 1 Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
2.1.1. Tampons plasmatiques
Parmi eux certains sont communs au plasma et au liquide extracellulaire : ce
sont ceux qui sont formés de petites molécules. a) Système tampon carbonique
Le système tampon le plus important au niveau clinique, est le système acide carbonique -bicarbonate. Comme tout système tampon, il est formé d'un acide et de la base correspondante c'est-à-dire :
H2C03 (acide carbonique= acide tampon)
HC03- (bicarbonate= base tampon)
De ce fait l'organisme est en capacité de réagir très vite aussi bien en situation de
surcharge acide (acidose) que de surcharge en base (alcalose). Ce système fonctionne de la manière suivante:
En cas d'acidose, il se forme à partir de la base tampon (HC03-) de l'acide carbonique
(H2C03-) ce dernier se dissocie en H20et enC02, qui sera relargué rapidement par les
poumons. De cette manière les « valences acides » seront éliminées du corps. A l'inverse en cas d'alcalose, le rejet deC02par les poumons sera réduit par une diminution de la respiration, l'acide tampon (H2C03) largue des ions
I-:t.
Par ailleurs les reins peuvent réguler l'élimination beaucoup plus lentement aussi bien
des ions
I-:t
que HC03-[ 1].H2C03 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ +
+
HC03-Tampon acide (Acide carbonique)~20
cÔ2
PoumonsCOr
expirati tampon basique (Bicarbonate) Reinsexcrétion des ions H+ ou
;
Chapitre/ Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampotl
b) Système tampon phosphorique
Le système tampon phosphate disodique /phosphate monosodique fonctionne
presque exactement comme le système tampon acide carbonique /bicarbonate. Ses
constituants sont les sels de sodium du dihydrogénophosphate (H2P04") et du
monohydrogénophosphate (HP04'2). Le phosphate monosodique (NaH2P04) agit
comme un acide faible tandis que le phosphate disodique (Na2HP04), qui comporte un
atome d'hydrogène de moins agit comme une base faible .
Les ions Wlibérés pas les acides forts se lient à des bases faibles pour former un acide faible et un sel :
HCL + Na2HP04 NaH2P04 +NacL
Acide fort base faible acide faible sel
et les bases fortes se lient à des acides faibles pour former une base faible et de 1 'eau :
NaOW + NaH2P04 Na2HP04 + H 20
Base forte acide faible base faible eau
Parce que le système tampon phosphate disodique/ phosphate monosidique est present en faible concentration dans le liquide extracellulaire (environ six fois moindre que celle du système tampon acide carbonique -bicarbonate), il a relativement peu d'importance dans le tamponnage du plasma sanguin. Toutefois, il constitue un
tampon très efficace dans l'urine et dans le liquide intracellulaire,où la concentration
d'ions phosphates est généralement plus élevée [4].
C) Système tampon protéique
Contrairement aux deux précédents, ce système tampon est exclusivement plasmatique. C'est en fait un ensemble de systèmes tampons. Il y'a autant de systèmes tampons que de groupes dissociables dans les différentes protéines plasmatiques [6]. En effet,les protéines intracellulaires et plasmatiques sont les tampons les plus abondants du milieu intérieur, ce sont d'excellents tampons car elles contiennent à la ·
1
fois des groupements acides et des groupements basiques qui peuvent libérer ou capter des ions
W
[1 O].Chapitre] Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
Schématiquement, puisque le pH normal est supérieur au pHi, ces protéines réagissent de la façon suivante qu'on peut symboliser par :
ProtH H+ +Prof [6]
2.1.2. Système tampon érythrocytaire
L'hémoglobine de nature protéique est le plus important des tampons érythrocytaires. Au pH sanguin normal, ce pouvoir tampon est assuré par le groupe imidazole selon une réaction de type suivent :
CCXY
coo
·
coo·
Au pH physiologique, la molécule d'hémoglobine est chargée négativement, car ses groupes -COOH sont dissociés.
Il y'a 8,9 mMol d'hémoglobine par litre de sang. En fait, il y a 2 tampons hémoglobiniques, correspondant aux formes réduite et oxygénée de l'hémoglobine. L'acide hémoglobine (HbH) est plus faible que l'acide hémoglobine oxygénée (Hb02H). Cette dualité
contribue à atténuer la différence du pH artério-veineux. En effet, dans les tissus, le sang se surcharge deC02 acide, mais simultanément l'acide HB02H est remplacé par HbH qui est moins fort. Il y'a compensation presque totale, d'où une diminution de seulement 0,02 unité de pH. L'effet inverse se produit au niveau des capillaires pulmonaires : la création d'HbO 2
entraîne une libération accrue d'ionslt, qui favorise la libération de C02 [6]. )o. Effet global du tampon érythrocytaire
Grâce à ces tampons, le pouvoir tampon du sang est très important, il est de 21.6 rnEq d'ions H+ par unité pH par litre de plasma en présence d'hématies
Si on considère le plasma séparé de ses hématies, son pouvoir tampon est de 5.4 rnEq d'ions H+ par litre et rar unité pH. La différence est donc due au tampon érythrocytaire et tout particulièrement à l'hémoglobine. On peut montrer que celle-ci explique 85% de
cette différence, le reste étant dû aux autres tampons intra-érythrocytaires (les globules
rou
g
e
s
contiennent en effet des bicarbonates et des phosphates [6].Chapitre 1 Milieu intérieur.notion de pH.notion de tampon
2.2. Pouvoir tampon de tout l'organisme
Il serait grossièrement erroné de croire que les mécanismes physico-chimiques
de défense de l'organisme se limitent aux tampons du sang.
C'est ainsi que, lors d'une agression acide, 15 à 20% des ions H+ Sont
neutralisés par le sang~ 20 à 25% par les tampons du liquide extra-cellulaire, et le
reste, soit environ 60%, par les tampons cellulaires (autres que les érythrocytes) et par
les os.
Les ions H+ peuvent en effet pénétrer dans les cellules en s'échangeant avec des
ions K+ ou Na+ (pour respecter l'éléctroneutralité) et se font absorber par les tampons
intracellulaires (protéiques notamment).
De même, des ions
cr
peuvent s'échanger avec C03H- à travers les membranescellulaires.
Enfin dans les os, H+ s'échange avec le Na+ de ceux-ci, et se trouve ams1 provisoirement fixé sur les os [6].
Cfiayitre
II
'Régu[ation
yfiysio[ogique de
, ... ...
{' équiû/Jre
\.
Chapitre Il Régulation physiologique de léquilibre acido-basique
Mécanisme de contrôle de l'équilibre acido-basique
La limitation d'une valeur stable du pH sanguin chez le sujet normale et la limitation des variations du pH sanguin dans les situations pathologiques sont la
conséquence de plusieurs mécanismes de contrôle du pH.
A une agression acide ou basique, l'organisme oppose trois lignes de défense
successives, qui interviennent l'une après l'autre avec des délais croissants [6].
1.Tampons physicochimiques du milieu intérieur
Ces tampons son là pour amortir immédiatement (délai de l'ordre de la seconde) d'
un choc acido-basique [6].
Nos principaux tampon physico-chimiques peuvent neutraliser une charge acide totale de
450 mEq pour les bicarbonates (5à6mEq /kg) et de 450 mEq pour les protéines (Sà 6 mEq/g). Ces tampons sont de ce fait très efficace, car ils maintiennent localement le pH
constant face à un apport continu d'ions H+. Malheureusement, leur quantité est limitée,
ils seraient vite épuisés si les déchets acides de la cellule n'étaient pas éliminés au fur et à mesure vers l'extérieur après leur formation [6].
1.Système respiratoire
La régulation respiratoire de l'équilibre acido-basique constitue un système
tampon physiologique dont la capacité tampon est jusqu'à deux fois plus grande que celle
de tous les tampons chimiques combinés [7].
En effet, le système respiratoire intervient dans un deuxième temps lors d'une agression acido-basique, en contrôlant l'élimination pulmonaire de l'anhydride carbonique (C02 ) (13]. Le gaz carbonique produit par le catabolisme cellulaire se lie à
l'hémoglobine des érythrocytes et il est converti en ions HC03-pour son transport dans le
plasma:
C02+H2Ü ( a11hydrasœarbonique ) B1CÜ3 ~ H+ +
Chapitre II Régulation physiologique de léquilibre acido-basigue
Chez les individus en bonne santé, le C02 est expulsé des poumons à mesure qu'il se forme dans les tissus. Lors de la libération du C02 au niveau des alvéoles pulmonaires, la réaction tend vers la gauche les ions H+ libérés s'associent aux ions HC03- pour former de l'acide carbonique qui se transforme immédiatement en gaz carbonique et en eau. Les
ions
W
,
produite par le transport du C02, n'ont pas l'occasion de s'accumuler et ils ont peu d'effet si tant est qu'il en aient sur le pH sanguin. [4]L'augmentation de la concentration plasmatique des ions H+, résultant d'un processus métabolique quelconque, excite indirectement le centre respiratoire et entraîne des respirations profondes et rapides. A mesure que s'accroît la ventilation, une quantité accrue de C02 et d'eau est éliminée du sang ce qui explique que la réaction se déplace
vers la gauche et réduise la concentration des ions H+
D'autre part, la diminution de la concentration plasmatique des ions H+ diminue l'activité du centre respiratoire ~ la fréquence respiratoire ralentit, les respirations deviennent superficielles et le C02 s'accumule la réaction tend vers la droite et la concentration d'ions
W
augmente pour compenser l'alcalose.La régulation respiratoire du pH sanguin joue donc un rôle important dans l'équilibre acido-basique. Il convient de remarquer que cette régulation s'effectue par le biais de la régulation de 1 quantité de C02 excrétée ou conservée [ 4].
1.Rein
Le rein intervient en dernier ressort (la mise en jeu de la régulation rénale du pH est plus lente que celle de la régulation respiratoire), c'est à lui qu'incombe la correction finale des désordres, puisque lui seul est capable d'éliminer les ions H+ et de réabsorber l'ion basique bicarbonaté HC03-. La preuve la plus formelle de cette action du rein est le pH de l'urine, très variable selon les circonstances, puisqu'il peut varier de 4 .4 à 8 [ 6, 7,
10].
En effet, les reins peuvent continuer à répondre à une modification de pH jusqu'à
la correction quasi complète de celle-ci.
Les reins contrôlent le pH des liquides de l'organisme par trois moyens combinés :
l'excrétion de protons (H+), l'excrétion de bicarbonate (HC03-) et la sécrétion d'ammoniac (NHJ).
Chapitre II Régulation physiologique de léquilibre acido-basique
3.1. Excrétion de
tr
La quasi-totalité de l'urine a été sécrétée. Il faut se souvenir que de débit de H+ filtre est égale au produit de la concentration de H + dans le plasma par le débit de
filtration glomérulaire.
Comme la concentration de H+ dans le plasma est très petite, le débit de
Ir
filtré est lui aussi très petit. Cette minime quantité de H+ filtré est excrétée dans l'urine. Par contre la grande majorité du H-+ entre dans le liquide tubulaire par w1e sécrétion active.Sous l'action de ranhydrase carbonique, il y a formation à partir de C02et de H20 de
H2C03 qui se dissocie en H+ et HC03-. Un transporteur actif de la membrane luminale, consommant de l'énergie transfère H+ hors de la cellule vers le liquide tubulaire [5].
Excrétion d'ions H+ sous forme d'acidité titrable
L'acide dite titrable (80% de phosphate, 20 % d'urate, de citrate, etc) représente une forme importante d'élimination des ions H+ (10 à 30 mmol/j). Cette acidité est dite titrable car la quantité d' Wexcrétés sous cette forme peut être déterminée par titration de l'urine avec du NaOH jusqu'à pH plasmatique [13]. Ainsi la sécrétion d'ions
W
transfonne le phosphate disodique filtré (P04HNa2) en phosphate monosodique (P04H2Na) qui est excrété dans les urines. Pour chaque mole de phosphate disodique transformé en phosphate monosodique, une mole d' H+est excrétée dans l'urine lorsque le pH urinaire est très bas [6]D'autres sels d'acides faibles créatinine, urate peuvent participer à l'excrétion d'acidité titrable, pour chaque mmol d'
W
excrétée sous cette forme une mmole de bicarbonate est générée dans la cellules tubulaire pour participer à la reconstitution du stock plasmatique de bicarbonate [ 8].3.2. Excrétion de HC0
3-Les reins ajustent la concentration de HC03- dans le plasma par deux mécanismes liés: réabsorption variable vers le plasma du HC03 filtré et l'addition variable au plasma
Chapitre II Régulation physiologique de !équilibre acido-basique
un HC03-est transtèré dans le plasma des capillaires péritubulaires. Qu 'il s'agisse de
HC03-filtré et réabsorbé ou de HC03-néoformé dépend de la présence dans le liquide
tubulaire de C03 filtré capable de réagir avec le H+ sécrété ce qui signifie que le rein
réabsorbe la totalité du bicarbonate filtré .Cette réabsorption a lieu principalement (80%)
dans le tubule contourné proximale,
l'anse de Henlé (15%) et le tubule contourné distale (3%), l'urine qui arrive au canal
collecteur ne contient que très peu de bicarbonates[8].
3.3 Sécrétion d'ammoniac NH/
A la différence des tampons phosphates présents dans le liquide tubulaire parce
qu'ils ont été sécrétés et pas réabsorbés, le NH/ est synthétisé à partir de la glutamine, un
acide aminé, dans les cellules tubulaire rénales. Une fois synthétisé, NH3 gagne aisément
le liquide tubulaire pas diffusion passive du fait de la différence de concentration. La sécrétion de NH3 dépend directement de l'effet sur la cellule tubulaire de la quantité de
W
en excès qui doit être transportée dans l'urine. Quand l'acidose dure plus de deuxjours, la production de NH3 augmente et forme le supplément de NH3 correspondant à un
pouvoir tampon additionnel ce qui permet à la sécrétion d'ions H+ de se poursuivre même si la capacité du tampon phosphate urinaire est dépassée [10].
Cfiayitre
III
Agression contre
[' équiûhre
acido-asique :reyrésentatio1
Chapitre III Agression contre l'équilibre acido-basigue
Acidose
1. Définition
L'acidose est un trouble de l'équilibre acido-basique désignant un état pathologique dû à une augmentation del 'acidité du sang dont le pH devient inférieur à la normale c'est- à- dire inférieur à 7.35-7.45. cet état correspond à une concentration élevé
en ions hydrogène (H+) du sang [ 15].
2. Classification
Il est facile de distinguer deux grands types d'agression acido-basique selon
mécanisme : agression respiratoire ou gazeuse et l'agression métabolique ou fixe [9].
2.1. Acidose métabolique
2.1.1. Définition
L'acidose métabolique quelle que soit son étiologie est définit toujours par une diminution du pH(< 7,38) [7]. Elle est due sur le plan physiopathologique à une baisse primitive du taux de bicarbonates plasmatiques [14] et une diminution de la PC02 [7]. Autrement dit, une inondation du milieu extracellulaire par des ions H+ liés à des anions fixes, soit par production endogène excessive (corps cétoniques), soit par insuffisance
d'élimination (néphrite aiguë) [8].
2.1.2. Etiologie des acidoses métaboliques
L'acidose métabolique est le témoin d'un bilan positif d'acides fixes résultant d'un déséquilibre entre les entrées nettes dans l'organisme et les sorties rénales.
Une acidose métabolique peut donc schématiquement être due à une surcharge ac!des
dépassant les capacités d'excrétion d'un rein normale, elle peut également être due à une diminution primitive de la capacité d'excrétion rénale d'acide chez un sujet dont la production acide quotidiel'.ne est normale [8].
Chapitre III
2.1.3. Différents types d'acidose métabolique
a) Acidocétose
Agression contre l'équilibre acido-basigue
Au cours de l'acidocétose diabétique, la lipolyse conduit à la formation de corps
cétoniques (acéto-acétate, acide ~-hydroxy-Butyrique, acétone). Ces substances
producteurs d, ions
rr
sont responsables de l'acidose, mais ne sont pas prises en comptedans le calcul du trou anionique qui dépasse 16 mmol/l. L'acidose survient quand le rein
n'est plus capable d'éliminer les anions cétoniques,qui alors s'accumulent [7].
b) Acidose lactique
L'acidose lactique est le plus souvent secondaire à une hyperproduction de lactate
survenant au cours de la glycolyse anaérobie. A chaque fois que les cellules travailleront
de façon intense en anaérobiose, des lactates seront produits. Normalement ces lactates
doivent être épurés par le foie et l'acidose ne doit pas se produire.
L'acidose lactique est fréquente et doit être évoquée devant tout grande acidose métabolique avec très franche élévation du trou anionique [7].
Les principales causes sont les anoxies tissulaires : état de choc, arrêt circulatoire
et toutes insuffisances circulatoires aiguës. Infarctus du myocarde, œdème aigu du
poumon, état de mal épileptique ou asthmatique [3].
c) Cétose non diabétique
Au cours du jeûne prolongé, une acidose métabolique peut exister avec un trou
anionique lié à la production excessive et à l'accumulation de 13-hydroxy-butyrate
traduisant les mécanismes de lipolyse [7].
d) Acidose métabolique au cours des intoxications
Différents produits toxiques ou certains médicaments peuvent être responsables
Chapitre III Agression contre l'équilibre acido-basique
);;- Méthanol
Cet alcool est métabolisé en formaldéhyde et en acide formique. L'accwnulation de ces produits est en partie responsable de l'acidose mais il existe également une production de lactate et de corps cétonique [7].
~ Ethylène glycol
Composé contenue dans les antigels, cette substance une fois absorbée est dégradée en acide oxalique responsable d'une acidose métabolique sévère avec état de choc, anurie et coma convulsif [7].
);;- Acide salycilique
Crée des perturbations complexes de l'équilibre acido-basique.Tout
d'abord ,augmentant la ventilation par action directe sur les centres respiratoires puis en engendrant une acidose métabolique par augmentation de la production de différents acides organiques : citrique, succinique et cétoniques [7].
~ Paraldéhyde
Est responsable d'acidose métabolique sévère au cour des ingestions prolongées.
Cette substance étant très probablement dégradée in vivo en acide acétique [7].
e) Insuffisance rénale
Au cours de l'insuffisance rénale il existe habituellement une acidose métabolique avec trou anionique. Cette acidose est essentiellement liée à la non-diminution des ions NH\ qui est proportionnelle à la diminution de la filtration glomérulaire [7] .
2.2. Acidose respiratoire
L'acidose respiratoire consiste en une modification du paramètre PC02 : le trmible
initial est une modification de la ventilation. Si celle-ci est diminuée, PC02 augmente, et
le pH a tendance à baisser (acidose respiratoire) [ 6].
Cette rétention du C02 OL~ hypercapnie induit en compensation une réabsorption rénale
accrue de HC03, après un temps de latence. D'où deux formes cliniques :
Chapitre III Agression contre l'équilibre acido-basigue
2.2.1. Acidose aiguë
L'hypercapnie aiguë a de nombreuses causes comprenant notamment l'obstruction des voies aériennes, une dépression des centres respiratoires (d'origine médicamenteuse
ou par lésions du tronc cérébral), tme faiblesse neuro-musculaire (médicamenteuse, myasthénie, syndrome de Guillain et Barré), une maladie pulmonaire
restrictive (pnewnothorax, pneumopathie sévère), w1e ventilation mécanique inadéquate et une altération circulatoire sévère.
Dans les minutes suivant une augmentation aiguë de la Pc02 , il existe une augmentation modeste de la concentration plasmatique de bicarbonates liée largement au
tamponnement intracellulaire des protons carbonate , acides et de la perte cellulaire de bicarbonates en échange de chlore [ 16].
L'augmentation de la bicarbonatémie ne s'accompagne pas d'une bicarbonaturie indiquant une augmentation adaptée de la réabsorption de bicarbonates.
L'hyperphosphatémie est une conséquence de l'hypercapnie aiguë. Les patients manifestent une anxiété, une polypnée et peuvent évoluer vers !'encéphalopathie avec myoclonie, convulsions en cas d'hypercapnie sévère [16].
2.2.2. Acidose respiratoire chronique
L'hypercapnie chronique peut être causée par de nombreuses maladies telles que les maladies pulmonaires chroniques obstructives, des anomalies des centres respiratoires (syndrome d'apnée du sommeil, obésité, hypoventilation), des désordres neuromusculaires (sclérose latérale amyotrophique), et des maladies restrictives pulmonaires (fibrose interstitielle, déformation thoracique).
La PC02 du liquide céphalo-rachidien se modifie rapidement pour égaler la PC.02
artérielle sanguine.
L'hypercapnie qui persiste pendant plusieurs heures, induit une augmentation de la concentration en bicarbonates du liquide céphalo-rachidien qui atteint un maximum vers
24 h et restaure partiellement le pH du liquide céphalo-rachidien.
Une hypercapnie prolongée stimule également la sécrétion nette rénale d'acide,
augmentant la concentration sanguine de bicarbonates jusqu'à un nouvel état d'équilibre atteint après 3 à 5 jours [ l 6].
Chapitre Ill Agression contre l 'éguilibre acido-basigue
3. Mécanismes de la régulation physiologique des agressions acido-basiques
Le rein et le poumon sont les régulateurs physiologiques de la concentration en
ions Fr de l'organisme. Ils peuvent l'un et l'autre, séparément ou ensemble :
~ Intervenir comme a.gent de correction d'une agression d'autre origine.
~ Favoriser ou induire par la défaillance de leur fonctionnement une rupture de l'équilibre acido-basique.
pour ramener le pH à sa valeur normale.
Par exemple, à Lme acidose respiratoire, l'organisme réagit par une alcalose métabolique : le rein réabsorbe davantage de bicarbonates, excrète davanatage d'ions H+.
De même, à une acidose métabolique, le poumon réplique par une hyperventilation qui provoque une alcalose respiratoire compensatrice.
Quand la correction physiologique est complète (pH revenu à la normale), 1' acidose (ou
1 'alcalose) est dite compensée, sinon elle est décompensée.
A côté des cas schématiques indiquées ci-dessus (tableau) où, au moms théoriquement, une fonction défaillante peut être compensée par l'autre, il est des cas plus sévères où une telle compensation n'est pas possible, parce que les perturbations gazeuses et métaboliques ajoutent leurs effets [6].
Etiologie Trouble initial compensation pH dénomination
-Excès d'acides fixes: jeùne, Diminution de la Diminution de la Pco2 Normale Acidose métabolique
anoxie, diabète, insuffisance rénale concentration de compensée
- Fuite de bases : diarrhée, fistules bicarbonates Pco2 insuffisamment Diminué Acidose métabolique
pancréatiques, tubulopathies diminué décompensée
chroniques
Hypoventilation secondaire à : Augmentation de la augmentation de la Diminué Acidose respiratoire
- paralysie des muscles pression partielle de concentration de décompensée
respiratoires ; Co2 bicarbonates
pneumopathies étendues aigues ou concentration de Normale Acidose respiratoire
chroniques; bicarbonates compensée
dépression des centres respiratoires insuffisamment
(barbituriques) augmentée
Conclusion
Conclusion
L'acidose, quelque soit sa cause, est définit par le diminution du pH sanguin au dessous de 7 ,45. Il s'agit d'un trouble dans la régulation du capital acide et basique de l'organisme.
La régulation du pH a par but son maintien dans des limites étroites (7,4à 7,8).Cela tient à ce que l'action des enzymes, et par suite la vitesse des réactions biochimiques, est extrêmement sensible cette valeur de pH.
La régulation du pH est sous le contrôle de 3 lignes de défense, qui interviennent l'une après l'autre avec des délais croissant :
+
Les tampons physico-chimiques : représentés par le tampon carbonique, le tamponphosphorique et Je tampon protéique.
+
Les poumons : interviennent dans un deuxième temps après les tampons physico-chimiques par contrôle de l'élimination du C02+
les Reins : interviennent en dernier ressort. C'est la seule ligne de défense capable d'éliminer les ions H+ et de réabsorber l'ion bicarbonate.Il importe de savoir que, parmi les tampons physico-chimiques cités ci-dessus, le tampon
carbonique joue un rôle fondamental dans la régulation du pH pour deux raisons :
+
c'est le tampon physico-chimique le plus abondant de l'organisme.+
Il s'agit d'un tampon ouvert.En fin, il est facile de distinguer deux grands types d'agression acido-basique :
+ agression respiratoire ou gazeuse : trouble initiale de la ventilation.
+ Agression métabolique ou fixe : due à une introduction dans le milieu, soit d'un excès
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Marie Curie .PCEMl-Universite Paris 6.
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[15] www.wikipedia .org .
Acido$e : Aspr ·'Cs physiologiques ..... Résumé:
Les limites du pH compatibles avec, la vie sont très étroites, elle varient entre 7 ,0 et 7 ,8 .
Toute agression -~ntraîtiant uµe baisse du pH au- dessous de, ces valeurs est appelée
acidose, quelque soit sa cause ou son origine. ·· ...
D'autre part, l 'organism~ .possède 3 systèmes lui permettant de lÙtter contre une a 1on
; acido-basique ; un systèm~-·~ormé de molécules dit tampon physico-chimique et 2 système
représent~
Par
·
2 .importants ~monctoires de l'organisme, le pommons et le rein.Mots clé : Acidose, pf{~
:
!rull.pon,
·.Poumon, Rein, Hémog~obine. 'Abstract •::.;/<irt::;v
·,. ·
. • \I· .·;.·, :·';11t~"~".~·~;;·.,.,·i''·'. .
The liniits ofthe'.pH~ffipâttble with lifeare very narrowthey vary between 7,0 and 7,8.
. . !'.\.J~ ;: . . .
Any
.
agwessi{)11
.
i.nvol~ih.~
:.
~~crease
of the pH is called acidosis ,Human body has 3•' ~ ' .... v . ~ •.. ~- :
systems enabling him~
to
resist. against an acido-basic aggression.A system comp'osêd
of
molecules called physico-chemiocal buffer and 2 systemsrepresented
by
2 important emunctories of the body :Jung and kidney.'Key
words: Acidosis ,pH, Buffer, Lung, kif ile y ,Hemoglobin .~
7,g J 7,0 0:-: PJ iJ.Jol- ~ i~I ~
Jilfo
~ pH...ll c.::.i~.. ,
• .)~ JI ~ ül5. ~ (.)AWI ~ '-4.foll ·~
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